AZ31镁合金高温本构方程

分析并建立了具有动态再结晶型金属的本构方程模型,用Gleeble-1500D热/力模拟仪对AZ31镁合金进行圆柱体单向热压缩试验,并根据实验结果分析计算了本构方程模型中的各参数,获得了完整的AZ31镁合金高温本构方程.用本构方程计算了实验条件下的流变应力,计算值与实验值能较好地吻合,误差在8%以内.可为制订AZ31镁合金的热加工工艺提供理论与数据.     

基于Fields-Backofen方程的镁合金热变形本构模型

目的研究镁合金热变形行为,建立真实应力与应变、温度及应变速率间的构效关系,以表征多类镁合金的热变形过程。方法基于Gleeble-1500热模拟实验,定性、定量化分析镁合金热变形的温度敏感性,结合变形曲线的唯象特征,优化并重构Fields-Backofen本构方程以表征镁合金的热变形行为。结果镁合金热变形过程中,应力关于温度的软化作用可被描述为以e为底的指数函数形式;采用F-B方程表征镁合金热变形行为时,需考虑温度软化作用对该方程进行特定优化;优化后的F-B模型,其形式上为分段式函数,该函数所预测的变形曲线在峰值处存在尖点现象且预测误差较大;利用"离散变形微阶段求解——全阶段整合"的方法,将应变变量植入到应变速率及温度敏感系数,对F-B模型进行重构,可有效解决尖点问题,提高对变形曲线的预测精度。结论重构后的F-B模型可准确表征AZ31B镁合金的塑性流变行为,并适用于AZ91,AZ80及ZK60等具有与研究合金相似变形特性的镁合金。     

Mg-9Al-3Si-0.375Sr-0.78Y合金的热变形行为及本构模型

利用Gleeble-3500热模拟试验机对Mg-9Al-3Si-0.375Sr-0.78Y合金试样进行等温恒应变速率压缩实验,研究其在温度250~400℃、应变速率0.001~10s~(-1)条件下的热变形行为。结果表明:在热变形过程中,峰值应力随着应变速率的降低和温度的升高而减小,且峰值应力对应变速率的敏感性随着变形温度的下降而增强。建立了考虑应变的热变形Arrhenius本构模型,模型精度良好,在300,350℃及0.001~10s~(-1)范围内,模型的平均绝对误差分别为1.57%和1.76%;合金的平均变形激活能为183.58k J/mol,平均应变速率敏感指数为0.1616。热变形过程中,α-Mg相呈现明显的动态再结晶特征,β-Mg₁₇Al₁₂相尺寸减小且分布均匀,初生Mg_2Si相较小。在低温(250~300℃)变形时,动态再结晶仅发生在晶界处。在高温(350~400℃)变形时,初生α-Mg晶粒发生了明显的动态再结晶。随着温度的增加和应变速率的降低,再结晶程度提高,再结晶晶粒逐渐长大。     

强冲击载荷下混凝土动态本构关系

利用一级轻气炮对混凝土靶板进行冲击压缩试验,测量出不同冲击速度下的压力-时间信号曲线。采用拉氏分析方法对实验数据进行分析,得到了流场中各力学量沿时-空的分布规律,从而得到混凝土材料应力-应变试验曲线。在试验研究及拉氏分析的基础上,分析混凝土材料在强冲击载荷下的动态本构特性。最后,结合损伤率型演化和粘弹性理论,建立了混凝土材料的损伤型粘弹性本构方程。数值拟合表明理论预示与试验吻合良好。     

强动载下岩石动态本构关系试验研究

高应变率下材料动态本构关系，目前主要通过Ｓ．Ｈ．Ｐ．Ｂ装置和轻气炮装置来获得。研究表明，平面波发生器加载更是一般爆破实验室适用的试验手段。Ｌａｇｒａｎｇｅ分析方法由于在材料动态性能实验分析中具有重要的指导和实用价值而越来越受到重视。本文主要评述它们在岩石介质材料中的应用和最新进展，对它们的历史和今后的发展趋势也作了简要说明。     

航空Al7050合金的静动态力学特性研究及JC本构模型构建

为了研究航空Al7050合金材料的静、动态力学特性,采用DNS100型电子万能试验机对航空Al7050合金进行了准静态压缩试验,并依据处理后的试验数据获得了室温准静态下的流动应力-应变曲线,然后采用带有同步组装系统的分离式霍普金森压杆(SHPB)装置对航空Al7050合金进行了不同温度、不同应变率下的动态压缩试验,并依据处理后的试验数据获得了不同温度、不同应变率下的流动应力-应变曲线,最后依据两次试验数据并采用最小二乘法构建了试验条件下的JC本构模型.结果表明:材料的流动应力随应变率的增加整体呈现增加的趋势,但温度高于400℃时,材料的流动应力随应变率的增加而减小;随应变的增加,流动应力表现出先呈线性增加,再缓慢增加,最后急剧下降的趋势;材料的流动应力和应变硬化指数随温度的升高而下降,且构建的JC本构模型能较好地预测塑性流动应力.     

基于尺寸效应的镁合金箔材本构关系的研究

目的探究AZ31镁合金微拉伸过程中存在的尺寸效应,提出适用于镁合金微拉伸的本构模型。方法以AZ31镁合金箔材为试验材料,分别针对不同厚度和不同晶粒大小的试样进行微拉伸试验。结果试样在单向拉伸时存在明显的尺寸效应,在实验数据的基础上对Swift模型进行修正,得到了适用于镁合金微拉伸过程的本构方程。结论用表面层模型解释了不同厚度的试样,在微拉伸试验时出现的尺寸效应现象,用细晶强化理论解释了不同晶粒尺寸的试样,在微拉伸试验时出现的尺寸效应现象;修正后的本构模型与试验数据吻合较好。     

中高应变率和不同温度下离子型中间膜的拉伸力学性能及本构关系

为系统研究中高应变率和不同温度下离子型中间膜的拉伸力学性能,进行了1 s-1～800 s-1和-40℃～60℃下的系列动态拉伸试验.基于试验结果,确定了离子型中间膜的关键力学参数,并着重分析了温度和应变率的影响:随着应变率的升高和温度的降低,离子型中间膜的初始弹性模量、屈服强度和抗拉强度均普遍提高,但极限应变有所降低....     

混凝土化学-力学损伤本构模型

水使混凝土孔隙溶液中钙离子流失是混凝土结构力学性能劣化的重要原因。根据试验结果,提出了一个新的混凝土化学—力学损伤耦合本构模型,用各向同性损伤变量描述混凝土化学—力学损伤。混凝土孔隙中钙浓度满足钙离子质量守恒的非线性扩散方程。有限元计算和试验结果表明,计算值和试验数据吻合很好,提出的本构模型能较好地反映混凝土化学—力学损伤耦合作用。     

2219铝合金动态力学性能及其本构关系

针对2219铝合金在高温、高应变率加工条件下的变形特征以及流动应力变化规律,利用分离式Hopkinson压杆设备对该合金进行了室温以及高温动态压缩力学性能研究,并利用电子万能试验机对其进行准静态压缩力学性能测试,得到了2219铝合金在不同应变率和温度下的真实应力-应变曲线。结果表明:2219铝合金对温度有较高的敏感性,其流动应力随着温度的升高而降低;当应变率在1000~3000s-1范围内时,材料的流动应力变化并不明显;基于Johnson-Cook模型拟合出的模型参数,能较好地预测实验中材料的流动应力。     

GH4169合金高温力学行为本构建模及参数识别

针对涡轮盘用GH4169合金开展了高温下单调拉伸、对称循环及非对称循环的实验工作,结果表明,该材料具有比较明显的循环软化和平均应力松弛特性.采用带Ohno/Wang修正的Chaboche粘塑性理论本构方程,对其表现出的复杂力学现象进行本构建模,介绍了Levenberg-Marquadt非线性优化算法,结合材料实验数据并通过该算法识别了本构方程参数,将本构方程通过用户子程序嵌入到有限元软件ABAQUS中,对GH4169合金的上述实验现象进行了数值模拟,计算曲线与实验曲线取得了较好的一致性.     

Si对AM30变形镁合金组织和力学性能的影响

为了提高Mg-3Al-0.4Mn合金的常温力学性能,研究了铸态和挤压态下Si含量对AM30合金的组织和力学性能的影响.结果表明,增加Si的添加量会生成粗大的汉字状的Mg2Si相,不利于提高合金的力学性能;但经过挤压后,呈汉字状Mg2Si相破碎,变成颗粒细小的Mg2Si相,晶粒细化,有利于提高合金的性能.     

基于实验的钛合金优化动态本构模型与有限元模拟

为确定钛合金材料的Johnson-Cook模型中5个待定本构参数,克服传统单因素分析法的弊端并提高参数识别效率和精度,采用拉丁超立方抽样、Spearman秩相关分析的参数敏感度整体分析方法,并在参数敏感度分析结果和基本遗传算法的基础上,建立了一种基于改进小生境算法、可疑峰值点判断策略和局域精确搜索技术的改进遗传算法,基于实验数据建立了精细的钛合金Johnson-Cook本构模型。采用隐式应力积分法将该模型嵌入到ABAQUS用户材料子程序UMAT中,并通过隐函数求导方法推导出一致切线刚度矩阵。通过ABAQUS有限元软件对钛合金材料的动态响应进行数值模拟分析,计算结果与已有的实验数据吻合良好,UMAT子程序的准确性得到验证,可用于钛合金材料的动态响应预测分析中。     

ZL205A铝合金动态力学性能及其本构模型

目的 研究ZL205A铝合金在不同温度和不同应变速率下的流动应力行为,为材料数值模拟提供参数依据。方法 利用高低温电子万能材料实验机和霍普金森压杆设备,在不同变形温度(20~400 ℃)和应变速率(10⁻⁴~2 200 s⁻¹)下进行准静态拉伸实验、高温拉伸实验以及高应变率动态压缩实验。对实验所得真应力-应变曲线进行力学性能分析,考虑到霍普金森实验下的材料绝热温升,构建了ZL205A铝合金的Johnson-Cook本构模型,并将该模型与实验数据进行比对验证。结果 在室温低应变率(20 ℃、10⁻⁴~10⁻¹ s⁻¹)条件下,随应变率的增大,材料的流动应力变化不明显;当材料屈服后,随着应变的增大,材料流动应力增大的趋势变大,应变硬化作用占主导。在室温高应变率(20 ℃、500~2 200 s⁻¹)条件下,材料的屈服强度和流动应力与室温低应变率时的数据变化不大,考虑到高应变率下的实验时间短、变形大,材料变形产生的热量来不及散出,受温度升高的影响,材料在高应变率范围内的应变率强化效应不明显。在高温低应变率(100~400 ℃/0.001 s⁻¹)条件下,材料的屈服强度和流动应力随温度的升高而迅速降低,表现出较高的温度敏感性,当温度高于200 ℃时,材料产生拉应力回调现象。结论 根据材料真应力-应变曲线,获得了材料的Johnson-Cook本构参数,该模型能较准确地预测材料在不同状态下的流动应力行为。     

AZ61镁合金的动态力学性能与显微分析

利用SHPB(分离式霍布金森压杆)技术对AZ61镁合金进行了动态压缩实验,并利用金相和扫描电镜对冲击后的试样进行了显微分析.讨论了该合金在常温下的动态断裂和塑性变形机制.结果表明:AZ61镁合会的动态压缩应力-应变曲线表现出较强的应变硬化特性,其屈服强度随应变速率增大而升高,断口呈现大量解理台阶和少量韧窝并存的混合形貌,塑性变形方式为滑移和孪生共存.     

BDT and Creep Behaviors of NiAl-25 at. pct Cr Alloy at Various Temperatures

1.IntroductionIntermetallic compound of NiAl with B2crystal struc-ture is regarded as a potential candidate of high tem-perature structural materials because it offers attractivechemical and physical properties,such as high meltingpoint,low density,good thermal conductivity,high resis-tance to oxidation and high stiffness[1,2].Unfortunately,this kind of intermetallic compound shows limited tough-ness at ambient temperatures and poor strength at hightemperatures.An efficient way to prepare int…     

室温多向压缩道次变形量对AZ80镁合金力学性能影响

目的 探明室温塑性变形对AZ80塑性、硬度及最大应力等力学性能的影响规律,为其成形工艺参数制定提供依据。方法 对挤压态AZ80镁合金均匀化处理后,在室温下控制道次变形量(0.05、0.075、0.1)及累积应变进行多向多道次压缩变形;利用力学试验机和维氏硬度计分析道次变形量与累积应变对其力学性能的影响。结果 在室温下,当AZ80镁合金单向压缩的真应变达到0.124时会发生开裂,通过小应变多向多道次压缩可以将累积应变至少提高至3.6以上。在道次变形量为0.05、0.075和0.1时,累积应变分别可达到7.5、6和3.7;在累积应变为3.6时,随着道次变形量的增加试样硬度(HV)分别达到94、110和121,较未变形试样硬度(70HV)分别提升了33%、57%和73%。结论 AZ80镁合金通过室温多向多道次压缩有利于改善材料塑性,提高力学性能。其塑性随着道次变形量的减小而提高,硬度和最大应力随道次变形量和累积应变的增加而升高,且道次变形量比累积应变对硬度和最大应力的影响更大。     

循环扩挤变形AZ80镁合金的组织、织构与力学性能

采用循环扩挤(Cyclic expansion-extrusion,CEE)变形工艺对AZ80镁合金的块状材料进行热挤压加工,观察试样的微观组织与织构,并测试了力学性能。结果表明:AZ80镁合金经过CEE变形后,晶粒的尺寸明显细化,第4道次CEE变形之后,晶粒尺寸从150~230 μm细化至2 μm,整体分布均匀且呈等轴晶;2道次变形后,随着挤压道次的增加,晶粒的细化程度减慢;同时经过CEE变形的AZ80镁合金织构包括了(0001)基面平行于挤压方向与(1120)棱柱面垂直于挤压方向的两种不同纤维织构,随着挤压道次的增加,织构总体强度出现先减后增再减的变化;力学性能相对于均匀化态有着明显的变化,第1道次CEE变形之后,抗拉强度与屈服强度分别达到各自的最大值,为290 MPa和180 MPa,第2道次CEE变形之后,强度出现不随晶粒细化而增强的现象(反Hall-Petch理论),这是因为织构的软化作用强于晶粒的细化作用,而伸长率随着挤压道次的增加而提高。